编辑推荐:
为探究生命起源及在其他星球的可能性,NASA JPL 的劳里?巴奇博士开展相关研究。研究涉及多种行星环境下益生元化学,虽未得出具体结果,但为理解生命起源、探索外星生命提供方向。推荐阅读,一同走进科研前沿。
劳里?巴奇博士是美国国家航空航天局(NASA)喷气推进实验室(JPL)、加州理工学院的天体生物学研究科学家。巴奇共同领导 JPL 的起源与宜居性实验室,该实验室致力于研究生命如何在行星环境中诞生以及如何被探测到;她对热液喷口作为行星类似物很感兴趣,并探究在岩石行星和海洋行星上益生元化学是如何产生的。巴奇是 NASA 火星勘测轨道飞行器上高分辨率成像科学实验(HiRISE)的调查科学家、火星科学实验室的参与科学家,同时也是 JPL 海洋世界项目领域的科学家。
为何选择成为一名科学家?
巴奇一直对太空充满热爱;她小时候就喜欢阅读有关恒星和行星的书籍,观看《星际迷航》,热衷于各类科幻文学。她一直认为自己在大学应该主修天文学,不过说实话,在真正进入大学之前,她并未对未来有更长远的规划。她大学主修天体物理学,在大三左右,她接触到了天体生物学领域,这是一门研究宇宙中生命的起源、演化和分布的学科。这一学科完美地解释了她对太空和行星科学感兴趣的原因,因此从那时起,她便决定将自己的职业生涯聚焦于天体生物学。本科毕业后,她进入地球科学领域攻读研究生 —— 这在当时是一个颇具挑战性的专业转换,因为她此前甚至从未修过地质学课程。但事实证明,她作为天体物理学专业学生所学的数学知识在地质学中也大有用处。在攻读博士学位期间,她首次开始从事实验室工作,也就是在那时,她涉足化学领域。实验室工作最终成为她科研生涯中最喜欢的部分,所以在博士后阶段,她继续从事实验室研究。如今,她参与多个火星探测任务,NASA JPL 的研究团队致力于研究生命的起源以及在其他星球上寻找生命的方法。
您认为您的研究领域应朝着什么方向发展?
巴奇在天体生物学领域的主要研究兴趣在于生命的起源,尤其是生命是否也能在其他行星上诞生。目前已经有许多关于生命起源的实验研究,当这些研究涉及地质条件时,通常与早期地球相关(这是合理的,因为我们知道地球是有生命存在的星球)。然而,其他行星的环境条件可能与地球大相径庭。即便在早期地球,对于特定类型环境中的具体条件,仍存在诸多未解之谜。巴奇认为,生命起源研究的一个重要方向是加强对环境条件如何影响益生元反应的研究。例如,有机产物的相对丰度是否会因酸碱度或矿物质的存在而发生变化?地质氧化剂或还原剂的存在如何影响有机反应路径?是否存在某些地质物种(如无机离子或金属),尽管它们并非严格意义上参与反应,但却能通过改变与有机前体发生反应的其他成分的氧化还原状态等方式,对益生元反应产生影响?这类研究有助于拓展我们对地球生命起源的认知,对于理解在火星或海洋星球等其他行星上,类似地球的生命起源过程在多大程度上可能发生至关重要。
目前您对哪项科学进展最为兴奋?
巴奇对行星航天任务中关于其他星球上有机物的发现感到兴奋。例如,在土星的卫星恩克拉多斯上,从其地下海洋喷发至太空的羽流物质中,发现了有机物以及磷酸盐(磷酸盐被认为是宜居性的必要成分之一)。目前我们尚不清楚这些有机物的来源,但它们有可能是由恩克拉多斯内部的水岩反应产生的,这与地球上深海热液喷口产生有机物的过程类似。因此,一个令人兴奋的问题是,恩克拉多斯内部的这种有机化学过程与地球上孕育生命的化学过程能有多相似?火星上也发现了有机物,在远古时期,火星上可能发生过有机化学反应,但目前仍不清楚这是否曾孕育出生命。不过,即便这些星球上不存在生命,如果我们能够见证当今或过去益生元化学的迹象,那意义也极为重大。因为生命起源的化学过程在地球实地考察中难以探寻 —— 数十亿年的生物圈已经抑制了这种非生物化学过程,所以目前我们真正能够研究生命起源化学的场所只有实验室。当然,除非益生元反应能够在其他行星上发生,那样的话,未来的探测任务或许能够让我们了解生命是如何起源的。
作为一名科研人员,您最喜欢和最不喜欢的部分分别是什么?
作为一名科学家,巴奇最喜欢的部分是指导她的学生和博士后,并与她的研究团队共同探索新发现。拥有学生和博士后是一件乐事,因为他们能够深入专注于团队更大科学愿景中的各个方面,完成她个人无法独自完成的工作。在作为研究生和博士后期间,她虽然也享受科研过程,但不得不非常专注于一个或最多几个研究课题,即便脑海中不断涌现其他研究想法,也只能暂时搁置,以完成职业生涯早期的阶段目标。但如今作为项目负责人(PI),她能够重拾那些想法,并与自己的研究生一起将其发展为他们论文的一部分,或者让博士后基于自己的想法开展新的研究。甚至连撰写研究提案这一并非人人都喜欢的工作,她也乐在其中,因为她觉得进行这种关于如何开展一项新研究的思维实验很有趣(实际上,她认为提案撰写过程在规划方面非常有帮助)。
巴奇认为科研工作中她最不喜欢的部分是,这项工作可能会让人应接不暇,因为科学家的工作实际上是多项工作的集合。科学家必须同时身兼数职:导师、团队管理者、数据分析师、论文撰写者、提案撰写者、实验室和仪器管理者、媒体与推广人员、预算和账目处理者、研究所或机构委员会成员、公众演讲者等等。单独来看,其中许多工作都很有趣,但所有这些工作加在一起,就会让人感到压力巨大,尤其是在职业生涯早期,需要同时精通所有这些方面。即便现在,每次她觉得某项工作进展顺利时,就会意识到忽略了其他方面,而一天的时间根本不够完成所有任务。巴奇认为,作为一名科学家,要想取得成功并保持良好的工作生活平衡,就必须投入精力建立组织和分配工作的体系。
地理位置或特定机构成员身份对您作为一名女化学家的经历有影响吗?
巴奇认为是有影响的。她在洛杉矶地区从事科研工作已超 20 年。身处这样一个大型都市地区确实有诸多优势,因为这里有众多科研机构,包括各类大学、企业、非营利组织和博物馆,当然还有她目前工作的 NASA JPL。无论她处于职业生涯的哪个阶段,只要她愿意,都能接触到广泛的科学家社交网络和众多科研机构,而且她拥有庞大的支持网络,并不依赖于某一个特定机构。例如,她通过专业协会的地区分会结识了其他化学家;与当地一家非营利组织的人员成为朋友,并一起合作了一些项目;还结识了社区学院的教授,并在不同的项目上展开合作。在实验室科学领域,这种本地化的面对面社交网络非常有益,能提供一个实用的支持系统,因为实验室里可能会发生各种状况。比如,有一次他们的 - 80°C 冰箱出现故障,但有一个重要样本即将送达,当地另一个机构的合作伙伴接收并帮他们保存了样本。(这其中很多情况并非女科学家所特有,但该地区她所在领域专业人员众多,确实让她更容易与其他女化学家建立联系。)
科学家个人应如何支持和赞扬他们的女性同事?
当个别同事直接询问女性同事的需求以及他们能提供何种帮助,并认真倾听回答时,这是非常好的。对巴奇来说,最有帮助的是同事们努力让她和其他女科学家参与各类事务,例如邀请她们担任演讲嘉宾、提案的联合首席研究员(Co-PI),在新合作项目的初步讨论中考虑她们的参与,让她们参与社交和人脉拓展活动(如会议晚宴、非正式聚会、午餐或咖啡会)。这些事情很多人自己可能也在做,所以,努力让女性同事参与其中是重要的一步,能产生显著的影响。当然,科学家个人还能做很多其他事情,这只是她首先想到的一点。
本次采访由《通讯化学》(Communications Chemistry)的编辑进行。